(57)【要約】【課題】磁気ギャップ部の幅を変えることなく、インダクタンスの大きさを変化させることが可能なコイル装置を提供する。【解決手段】本発明に係るコイル装置において、磁気ギャップ部10を有するＣ字状のコアの周囲にはコイル２が巻装されており、前記コアは、合成樹脂に磁性材料粉末を混入させてなる複合樹脂被覆４により覆われ、該複合樹脂被覆４によって、前記コアと前記コイル２とが互いに電気的に絶縁されている。【選択図】図１
2007324379.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気ギャップ部(10)を有するＣ字状のコア(１)と、該コア(１)の周囲に巻装されたコイル(２)とを具えたコイル装置において、前記コア(１)は、合成樹脂に磁性材料を混入させてなる複合樹脂被覆(４)により覆われており、該複合樹脂被覆(４)によって、前記コア(１)と前記コイル(２)とが互いに電気的に絶縁されていることを特徴とするコイル装置。
【請求項２】
磁気ギャップ部(10)を挟むコア(１)の一対の端面(11)(11)が複合樹脂被覆(４)から露出しており、複合樹脂被覆(４)は、コア(１)の一対の端面(11)(11)と同一若しくは略同一平面上に、磁気ギャップ部(10)を挟む一対の端面(41)(41)を有している請求項１に記載のコイル装置。
【請求項３】
前記コア(１)の磁気ギャップ部(10)の間には、前記コイル(２)を構成するコイル導線が通過可能な間隔が設けられ、前記磁気ギャップ部(10)は、コア(１)の円弧状部を貫通して開設され、該円弧状部の中心軸と直交する断面における貫通方向が、該円弧状部の中心軸からずれている請求項２に記載のコイル装置。
【請求項４】
磁気ギャップ部(10)を有するＣ字状のコア(１)と、該コア(１)の周囲に巻装されたコイル(２)とを具え、前記コア(１)と前記コイル(２)とが互いに電気的に絶縁されているコイル装置の製造方法において、
コア(１)を、合成樹脂に磁性材料粉末を混入させてなる複合樹脂被覆(４)により覆う第１工程と、複合樹脂被覆(４)に覆われたコア(１)の周囲にコイル(２)を巻装する第２工程
とを有することを特徴とするコイル装置の製造方法。
【請求項５】
前記第１工程では、アウトサート成型法によりコア(１)の表面を覆う複合樹脂被覆(４)を形成するコイル装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種交流機器における整流回路、雑音防止回路、共振回路等に装備されるコイル装置及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、チョークコイル装置は、図６(c)に示す様に、絶縁被覆(９)に覆われたコア(１)の周囲にコイル(２)が巻装された構成を具え、絶縁被覆(９)としては、ポリエチレンテレフタレート樹脂等の非磁性材料が用いられている。
【０００３】
コア(１)の磁気ギャップ部(10)を挟むコア(１)の一対の端面(11)(11)は、コア(１)の半径方向に対して傾斜している。又、磁気ギャップ部(10)の幅は、コイル(２)を構成するコイル導線の太さ寸法よりも大きく形成されている。
【０００４】
コア(１)のギャップ部(10)において、コア(１)の端面と、コア(１)を覆う絶縁被覆(９)の端面とは略同一平面に形成されている。従って、絶縁被覆(９)には、コア(１)の磁気ギャップ部(10)の部分に、磁気ギャップ部(10)の幅と同じ幅寸法の隙間(91)が設けられている。磁気ギャップ部(10)の幅は、コイル(２)を構成するコイル導線の太さ寸法よりも大きく形成されており、コア(１)の磁気ギャップ部(10)内にはエポキシ樹脂が充填されている(特許文献１参照)。
【０００５】
該チョークコイル装置の製造工程では、図６(a)に示す様に、コア(１)を絶縁被覆(９)により覆い、又、コイル(２)となるべき空芯コイル(20)を作製した後、コア(１)の磁気ギャップ部(10)からコア(１)の中央孔へ前記空芯コイル(20)の側端面を通過させる。そして、コア(１)の端面を空芯コイル(20)の中央孔に挿入した後、図６(b)に示す様に、空芯コイル(20)をコア(１)に沿って押し進め、空芯コイル(20)の全長をコア(１)の周囲に装着してチョークコイルが完成する。
【０００６】
この様な方法では、予め巻回された空心コイル(20)をコア(１)に装着するので、チョークコイル装置の製造工程の自動化が容易である。
【０００７】
ところで、この様なチョークコイル装置では、交流信号に重畳される直流重畳電流に対するインンダクタンス特性が、磁気ギャップ部(10)の幅に依存し、磁気ギャップ部(10)の幅が狭いほど、直流重畳電流が低い領域において大きいインダクタンスを得ることが出来る。
【０００８】
一方、コア(１)の磁気ギャップ部(10)には、コイル(２)を構成するコイル導線を通過させるための間隔を確保する必要がある。ところが、従来のチョークコイル装置では、コイル導線の径に合わせてコア(１)の磁気ギャップ部(10)を変更するとインダクタンスも変化して、所望のインダクタンスを保持出来ない問題があった。
【特許文献１】特開２０００−２７７３３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、インダクタンスの大きさを変えることなく、磁気ギャップ部の幅を変えることが可能なコイル装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のコイル装置は、磁気ギャップ部(10)を有するＣ字状のコア(１)と、該コア(１)の周囲に巻装されたコイル(２)とを具えている。前記コア(１)は、合成樹脂に磁性材料を混入させてなる複合樹脂被覆(４)により覆われており、該複合樹脂被覆(４)によって、前記コア(１)と前記コイル(２)とが互いに電気的に絶縁されている。
【００１１】
本発明のコイル装置においては、コア(１)が磁性材料を含む複合樹脂被覆(４)により覆われており、コア(１)の外側にも磁性材料が存在しているので、コア(１)を大型化することなくコア(１)の断面積を増大させた場合と同じ効果を得ることが出来る。直流重畳電流が低い領域では、コア(１)の断面積の増大によって、磁気ギャップ部(10)の幅を狭くした場合と同様にインダクタンスの大きさが増大するので、本発明のコイル装置では、磁気ギャップ部(10)の実際の幅よりも狭い幅に対応する大きさのインダクタンスを得ることが出来る。従って、所望のインダクタンスの大きさを維持したまま、磁気ギャップ部(10)の幅を拡大することが可能である。
【００１２】
具体的構成において、前記コア(１)の磁気ギャップ部(10)が複合樹脂被覆(４)から露出しており、複合樹脂被覆(４)は、コア(１)の一対の端面(11)(11)と同一若しくは略同一平面上に、磁気ギャップ部(10)を挟む一対の端面(41)(41)を有している。
【００１３】
該具体的構成では、磁気ギャップ部(10)には複合樹脂被覆(４)が存在せず、磁気ギャップ部(10)での非磁性状態を保持することが出来る。
【００１４】
更に具体的な構成において、前記磁気ギャップ部(10)を挟んで互いに対向するコア(１)の一対の端面(11)(11)の間には、前記コイル(２)を構成するコイル導線が通過可能な間隔が設けられており、前記磁気ギャップ部(10)は、コア(１)の円弧状部を貫通して開設され、該円弧状部の中心軸と直交する断面における貫通方向が、該円弧状部の中心軸からずれている。
【００１５】
該具体的構成によれば、コイル(２)となるべき空芯コイルの中央孔にコア(１)の端面を挿入した後、空芯コイルをコア(１)に沿って押し進めることによって、コア(１)にコイル(２)を巻装することが出来、且つ、所望のインダクタンスの大きさを維持したまま、磁気ギャップ部(10)の幅をコイル導線の太さに合わせて拡大することが可能である。
【００１６】
本発明のコイル装置の製造方法は、上記本発明のコイル装置を製造する方法であって、コア(１)を合成樹脂に磁性材料粉末を混入させてなる複合樹脂被覆(４)により覆う第１工程と、複合樹脂被覆(４)に覆われたコア(１)の周囲にコイル(２)を巻装する第２工程とを具えている。
【００１７】
該製造方法においては、複合樹脂被覆(４)によってコア(１)とコイル(２)との間が電気的に絶縁されるので、他の絶縁部材によって複合樹脂被覆(４)に覆われたコア(１)を更に覆う必要がない。
【００１８】
更に具体的構成において、前記第１工程では、アウトサート成型法によりコア(１)の表面を覆う複合樹脂被覆(４)を形成する。
【００１９】
該具体的構成によれば、複合樹脂被覆(４)を形成する工程と、該複合樹脂被覆(４)によりコア(１)を覆う工程とを同時に行なうことが出来る。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係るコイル装置によれば、インダクタンスの大きさを変えることなく磁気ギャップ部の幅を変えることが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明をチョークコイル装置に実施した形態につき、図面に沿って具体的に説明する。図２に示す様に、コア(１)は磁気ギャップ部(10)を有する円形のＣ字状に形成されており、コア(１)の表面は複合樹脂被覆(４)により覆われている。そして、図１に示す様に、複合樹脂被覆(４)に覆われた前記コアの周囲にコイル(２)が巻装されている。
【００２２】
複合樹脂被覆(４)は、磁性材料粉末が混入した合成樹脂から構成されており、磁性材料粉末としてはＭｎ-Ｍｇ-Ｚｎフェライトが用いられ、合成樹脂としては６-ナイロンが用いられている。
【００２３】
複合樹脂被覆(４)のＭｎ-Ｍｇ-Ｚｎフェライト含有率は６０体積％であり、この様な複合樹脂被覆(４)の絶縁抵抗は１０６Ωである。該複合樹脂被覆(４)によって、コア(１)とコイル(２)は互いに電気的に絶縁されている。
【００２４】
図３に示す様に、コア(１)の磁気ギャップ部(10)を挟むコア(１)の一対の端面(11)(11)は、互いに平行に形成され、共にコア(１)の半径方向に対して傾斜している。更に、コア(１)の一対の端面(11)(11)の間の間隔、即ち磁気ギャップ部(10)の幅Ｇは、コイル(２)を構成するコイル導線の太さ寸法よりも大きく形成されている。
【００２５】
図２に示す様に、コア(１)の磁気ギャップ部(10)は複合樹脂被覆(４)から露出しており、コア(１)の磁気ギャップ部(10)以外の全表面は複合樹脂被覆(４)により覆われている。
【００２６】
尚、コア(１)と前記コイル間の電気的な絶縁が保持出来る限り、コア(１)の磁気ギャップ部(10)以外の部分が複合樹脂被覆(４)から露出していてもよい。
【００２７】
コア(１)の磁気ギャップ部(10)において、コア(１)の一対の端面(11)(11)と複合樹脂被覆(４)の一対の端面(41)(41)とは略同一平面上に形成されている。従って、複合樹脂被覆(４)には、コア(１)の磁気ギャップ(10)の部分に、磁気ギャップ部(10)の幅Ｇと同一寸法の隙間が設けられている。
【００２８】
又、図１に示す様に、前記コアの磁気ギャップ部(10)と複合樹脂被覆(４)の隙間には、エポキシ等の非磁性樹脂(６)が充填されており、磁気ギャップ部(10)の非磁性状態が保持されている。
【００２９】
次に、上記チョークコイル装置の製造方法について説明する。
図２に示す複合樹脂被覆(４)に覆われたコア(１)を作製するコア被覆工程では、アウトサート成型法を用いる。該コア被覆工程では、複合樹脂被覆(４)を形成すると同時に、該複合樹脂被覆(４)によりコア(１)を覆うことが出来る。又、コア被覆工程では、複合樹脂被覆(４)となるべき樹脂がコア(１)の磁気ギャップ部(10)に付着しない様に、磁気ギャップ部(10)を覆っていてもよいし、コア(１)の全表面を複合樹脂被覆(４)により覆った後、コア(１)の磁気ギャップ部(10)に付着した複合樹脂被覆(４)を削除してもよい。
【００３０】
複合樹脂被覆(４)に覆われたコア(１)を作製する方法としては、上記の様なアウトサート成型法以外にも、複合樹脂被覆(４)となるべき複合樹脂の成型体によってコア(１)を収容すべきケースを作製し、該ケース内にコア(１)を収容する方法を採用することも可能である。
【００３１】
一方、図１に示すコア(１)の周囲に巻装されたコイル(２)となるべき空芯コイルを予め作製しておく。コイル巻装工程では、複合樹脂被覆(４)に覆われたコア(１)の周囲にコイル(２)を巻装することとなるが、コア(１)とコイル(２)とは複合樹脂被覆(４)によって互いに電気的に絶縁されるので、複合樹脂被覆(４)に覆われたコア(１)を他の絶縁部材によって更に覆う必要はない。
【００３２】
コイル巻装工程において、図４(a)に示す様に、前記空芯コイル(20)の側端面を、コア(１)の磁気ギャップ部(10)と複合樹脂被覆(４)の隙間からコア(１)の中央孔に向けて通過させる。そして、空芯コイル(20)の中央孔にコア(１)の端面を挿入した後、空芯コイル(20)をコア(１)に沿って押し進め、空芯コイル(20)の全長をコア(１)の周囲に装着する。この様なコイル巻装工程では、コイル導線をコア(１)に巻き付けていく方法に比べ、コア(１)の周囲に巻装されたコイル(２)を容易に作製することが出来る。
【００３３】
該コイル巻装工程では、コア(１)の前記磁気ギャップ部(10)の幅Ｇがコイル導線の太さ寸法よりも大きく形成されているので、コア(１)の磁気ギャップ部(10)と複合樹脂被覆(４)の隙間にコイル導線を通過させることが出来る。
【００３４】
一方、チョークコイル装置では、交流信号に重畳される直流重畳電流に対するインダクタンス特性が、図２に示すコア(１)の磁気ギャップ部(10)の幅Ｇに依存し、直流重畳電流が低い領域では、磁気ギャップ部(10)の幅Ｇが狭いほど、大きいインダクタンスを得ることが出来る。
【００３５】
後述の様に、該実施例では、コア(１)が磁性材料粉末を含有する複合樹脂被覆(４)により覆われているので、所望のインダクタンスの大きさを維持したまま、磁気ギャップ部(10)の幅Ｇをコイル導線の太さに合わせて拡大することが可能である。
【００３６】
コイル巻装工程後、図４(b)に示す様に、前記コアの磁気ギャップ部(10)に樹脂(６)を充填する。磁気ギャップ部(10)に樹脂(６)が充填された後は、コイル(２)が磁気ギャップ部(10)から抜けることがなく、図４(c)に示す様に、コイル(２)を磁気ギャップ(10)上にも巻装することが可能になる。
【００３７】
次に、上記実施例のチョークコイル装置のインダクタンス特性について説明する。図５のグラフに、実施例及び従来例のチョークコイル装置に関して、交流信号(１ｋＨｚ、１Ｖ)に重畳された直流重畳電流に対するインンダクタンス特性を示す。尚、実施例のインダクタンス特性を実線により示し、従来例のインダクタンス特性を破線により示している。
【００３８】
実施例のチョークコイル装置について、３つのサンプルを作製し、これらのサンプルは、何れも図２に示すコア(１)の磁気ギャップ部(10)の幅Ｇが２.０ｍｍであり、他の条件も互いに同じである。又、従来例のチョークコイル装置についても３つのサンプルを作製し、これら従来例のサンプルでは、コアの磁気ギャップ部の幅が何れも実施例のサンプルと等しく２.０ｍｍであり、コアを覆う被覆が非磁性材料のポリエチレンテレフタレート製であること以外は実施例のサンプルと同じ条件で作製されている。
【００３９】
図５のグラフの横軸と縦軸は、それぞれ直流重畳電流の大きさとインダクタンスの大きさを示している。このグラフからわかる様に、いずれのサンプルにおいても、直流重畳電流の大きさが３０Ａを超える領域において、インダクタンスの大きさが急激に低下している。これは、コア(１)の磁気飽和現象によるものである。
【００４０】
実施例及び従来例のチョークコイル装置について、同じ条件で作製されたサンプル間にもインダクタンスの大きさにバラツキが生じている。しかしながら、直流重畳電流が１０Ａ以下の領域では、実施例のサンプルの何れについても従来例のサンプルに比べて大きいインダクタンスが得られている。このことから、直流重畳電流が１０Ａ以下の領域における実施例のサンプルと従来例のサンプルとのインダクタンスの差が有意な差であることがわかる。
【００４１】
通常、直流重畳電流が低い領域でのインダクタンスの大きさは、図２に示すコア(１)の磁気ギャップ部(10)の幅Ｇが狭いほど増大するが、コア(１)の断面積の増大によっても増大する。実施例のサンプルのインダクタンスが従来例のサンプルのインダクタンスに比べて増大することについて、実施例のサンプルでは、コア(１)が磁性材料粉末を含む複合樹脂被覆(４)により覆われており、コア(１)の外側にも磁性材料が存在するので、コア(１)の断面積を増大させた場合と同じ効果が得られたものと考えられる。
【００４２】
この様に、本発明に係るコイル装置では、コア(１)を大型化することなくコア(１)の断面積を増大させた場合と同様にインダクタンスの大きさを増大させることが出来、所望のインダクタンスの大きさを維持したまま、磁気ギャップ部(10)の幅を拡大することが可能である。
【００４３】
尚、上記実施例のチョークコイル装置では、複合樹脂被覆(４)からコア(１)の磁気ギャップ部(10)が露出しているが、コア(１)の磁気ギャップ部(10)が複合磁性樹脂被覆(４)により覆われることによって、直流重畳電流が低い領域でのインダクタンスの増大が見込まれる。又、複合樹脂被覆(４)の磁性材料粉末の含有率を増大させることによっても、直流重畳電流が低い領域でのインダクタンスの増大が見込まれる。複合樹脂被覆(４)の磁性材料粉末の含有率は、コア(１)とコイル(２)との電気的な絶縁が確保され、且つインダクタンスの変化が得られる範囲で変更することが可能である。
【００４４】
尚、本発明の各部構成は上記実施の形態に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能である。例えば、複合樹脂被覆(４)を構成する樹脂と磁性材料粉末は、６-ナイロンとＭｎ-Ｍｇ-Ｚｎフェライト粉末に限定されず、電気的な絶縁が確保される限り、樹脂はポリエチレンテレフタレート等でもよく、磁性材料粉末はセンダスト粉末等でもよい。
【００４５】
更に、コイル導体をコア(１)に巻きつけてコア(１)の周囲に巻装されたコイル(２)を作製する場合には、磁気ギャップを挟んで互いに対向するコア(１)の一対の端面(11)(11)の間の間隔がコイル導線の太さ寸法より狭くてもよく、又、コア(１)の形状は円形に限られず、角型でもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明のコイル装置の斜視図である。
【図２】本発明のコイル装置のコア体の平面図である。
【図３】本発明のコイル装置のコアの斜視図である。
【図４】コイル巻装工程を説明する工程図である。
【図５】本発明のコイル装置のインダクタンス特性を示すグラフである。
【図６】従来のコイル装置の工程図である。
【符号の説明】
【００４７】
(１)  コア
(10)  磁気ギャップ部
(11)  端面
(２)  コイル
(４)  複合樹脂被覆
(41)  端面
【図１】
2007324379.tif 000003
【図２】
2007324379.tif 000004
【図３】
2007324379.tif 000005
【図４】
2007324379.tif 000006
【図５】
2007324379.tif 000007
【図６】
2007324379.tif 000008